(57)【要約】  【課題】  堆肥化させる有機廃棄物の量を増やした場合であっても、大型の内燃機関を用いる必要のない有機廃棄物処理システム及びその運転方法を提供する。  【解決手段】  有機廃棄物Ｆを発酵させて堆肥化する堆肥化装置１０と、堆肥化装置１０から発生する臭気ガスＧを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置２０と、を有する有機廃棄物処理システムＳにおいて、堆肥化装置１０から脱臭発電装置２０に送気される臭気ガスＧの一部或いは全てを堆肥化装置１０に戻し入れる戻入部３２を備える。  【選択図】  図１
2005230603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機廃棄物を発酵させて堆肥化する堆肥化装置と、前記堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理システムにおいて、
前記堆肥化装置から前記脱臭発電装置に送気される前記臭気ガスの一部或いは全てを前記堆肥化装置に戻し入れる戻入部を備えることを特徴とする有機廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記戻入部は、前記堆肥化装置の大気導入部に連結されることを特徴とする請求項１に記載の有機廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記戻入部は、前記脱臭発電装置内に設置されて前記臭気ガスの温度を計測する温度センサの計測結果に基づいて動作する制御弁を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機廃棄物処理システム。
【請求項４】
有機廃棄物を発酵させて堆肥化する堆肥化装置と、前記堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理方法システムの運転方法において、
前記臭気ガスの発生量を計測し、その計測結果と前記脱臭発電装置のガス処理能力とに基づいて、前記脱臭発電装置に送気する前記臭気ガスの流量を制御することを特徴とする運転方法。
【請求項５】
前記脱臭発電装置に送気されずに残った前記臭気ガスは、前記堆肥化装置に送り戻されることを特徴とする請求項４に記載の運転方法。
【請求項６】
前記臭気ガスの発生量は、前記堆肥化装置内の臭気ガス温度から推定されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機廃棄物を発酵させた際に発生する臭気ガスを脱臭するとともに発電を行う有機廃棄物処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
養鶏場や養豚場において発生する家畜糞（糞尿を含む）、又は生ゴミ等の有機廃棄物を発酵させて堆肥化する技術において、処理過程で発生する排ガスの悪臭対策は、大きな問題となっている。
例えば、水（あるいは薬液）洗浄法、オガ粉吸着法、微生物分解法等が知られているが、これらの脱臭方法は、水（薬液）処理を伴ったり、比較的広い敷地面積を必要としたりすることから、導入が困難な場合が多く、しかもアンモニア以外の臭気成分を除去することが難しい。
また、近年、臭気ガスを炉（脱臭炉）内で燃焼させて臭気成分を高温で熱分解する燃焼脱臭法が検討されているものの、燃焼装置及びその運転コストが高いため、普及は進んでいない。
そこで、特許文献１に示すように、堆肥化装置から発生する臭気ガスを内燃機関（ディーゼルエンジン）に導入して燃料とともに燃焼させることにより、臭気成分を高温で熱分解し、同時に、その内燃機関を駆動源として発電を行うことにより、低コスト化を図ることができる有機廃棄物処理システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１４８１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した技術では、堆肥化させる有機廃棄物の量を増やすと、発生する臭気ガスの量も増大するので、大型の内燃機関を用意する必要がある。このため、装置コストが上昇してしまい、上記技術のメリットが薄れてしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、堆肥化させる有機廃棄物の量を増やした場合であっても、大型の内燃機関を用いる必要のない有機廃棄物処理システム及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る有機廃棄物処理システム及びその運転方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、有機廃棄物を発酵させて堆肥化する堆肥化装置と、堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理システムにおいて、堆肥化装置から脱臭発電装置に送気される臭気ガスの一部或いは全てを堆肥化装置に戻し入れる戻入部を備えるようにした。この発明によれば、脱臭発電装置の処理能力以上に堆肥化装置から臭気ガスが発生した場合であっても、臭気ガスの一部或いは全てを堆肥化装置に戻し入れることができるので、脱臭発電装置に処理能力に応じた臭気ガスを導入することができる。
【０００６】
また、戻入部が、堆肥化装置の大気導入部に連結されるものでは、堆肥化装置から脱臭発電装置に臭気ガスを送気するガス送管と堆肥化装置に設けられた大気導入部とが連結されるので、臭気ガスの一部或いは全てを堆肥化装置に戻し入れることが容易に実現できる。
また、戻入部が、脱臭発電装置に設置されて臭気ガスの温度を計測する温度センサの計測結果に基づいて動作する制御弁を備えるものでは、堆肥化装置内で発生する臭気ガスの量が臭気ガスの温度に略比例することから、脱臭発電装置に臭気ガスの温度を計測する温度センサを設けることにより、臭気ガスの発生量を求めることができる。そして、求められた臭気ガスの発生量に応じて、脱臭発電装置に導入する臭気ガスの量と、堆肥化装置に戻し入れる臭気ガスの量とを最適に制御することができる。
【０００７】
第２の発明は、有機廃棄物を発酵させて堆肥化する堆肥化装置と、堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理方法システムの運転方法において、臭気ガスの発生量を計測し、その計測結果と脱臭発電装置のガス処理能力とに基づいて、脱臭発電装置に送気する臭気ガスの流量を制御するようにした。この発明によれば、脱臭発電装置の処理能力以上に堆肥化装置から臭気ガスが発生した場合であっても、臭気ガスの一部或いは全てを堆肥化装置に戻し入れることにより、脱臭発電装置に処理能力に応じた臭気ガスを導入することができる。
【０００８】
また、脱臭発電装置に送気されずに残った臭気ガスが、堆肥化装置に送り戻されるものでは、臭気ガスの大気放出を防止することができる。
また、臭気ガスの発生量が、堆肥化装置内の臭気ガス温度から推定されるものでは、堆肥化装置内で発生する臭気ガスの量が臭気ガスの温度に略比例することから、臭気ガスの温度を測定することにより、容易に臭気ガスの発生量を求めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、有機廃棄物を発酵させて堆肥化する堆肥化装置と、堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理システムにおいて、堆肥化装置から脱臭発電装置に送気される臭気ガスの一部或いは全てを堆肥化装置に戻し入れる戻入部を備えるようにした。これにより、臭気ガスの一部或いは全てを堆肥化装置に戻し入れることができるので、脱臭発電装置に処理能力に応じた臭気ガスを導入することができる。したがって、臭気ガスの発生量に応じて脱臭発電装置の大型化する必要がなく、設備コストを抑制することができる。
【００１０】
また、戻入部が、堆肥化装置の大気導入部に連結されるようにしたので、容易に臭気ガスの一部或いは全てを堆肥化装置に戻し入れることが実現でき、設備コストの上昇を最小限に抑えることができる。
また、戻入部が、脱臭発電装置に設置されて臭気ガスの温度を計測する温度センサの計測結果に基づいて動作する制御弁を備えるようにしたので、臭気ガスの温度から臭気ガスの発生量を求めることができる。これにより、確実に脱臭発電装置に処理能力に応じた臭気ガスを導入することができる。
【００１１】
第２の発明は、有機廃棄物を発酵させて堆肥化する堆肥化装置と、堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して脱臭及び発電を行う脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理方法システムの運転方法において、臭気ガスの発生量を計測し、その計測結果と脱臭発電装置のガス処理能力とに基づいて、脱臭発電装置に送気する臭気ガスの流量を制御するようにした。これにより、臭気ガスの一部或いは全てを堆肥化装置に戻し入れることにより、脱臭発電装置に処理能力に応じた臭気ガスを導入することができる。したがって、臭気ガスの発生量に応じて脱臭発電装置の大型化する必要がなく、設備コストを抑制することができる。
【００１２】
また、脱臭発電装置に送気されずに残った臭気ガスが、堆肥化装置に送り戻されるようにしたので、臭気ガスが大気中に放出されず、悪臭問題の発生を防ぐことができる。
また、臭気ガスの発生量が、堆肥化装置内の臭気ガス温度から推定されるようにしたので、臭気ガスの発生量を容易に求めることができ、求めた臭気ガスの発生量に応じて、脱臭発電装置に導入する臭気ガスの量と、堆肥化装置に戻し入れる臭気ガスの量とを最適に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の有機廃棄物処理システム及びその運転方法の実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明に係る有機廃棄物処理システムＳの実施形態の一例を示す構成図である。
有機廃棄物処理システムＳは、畜糞（有機廃棄物）Ｆを発酵させて堆肥化させる堆肥化装置１０、畜糞Ｆの発酵により発生した臭気ガスＧを燃焼して脱臭するとともに発電を行う脱臭発電装置２０、臭気ガスＧを堆肥化装置１０から脱臭発電装置２０に送気するガス送管３０、有機廃棄物処理システムＳの運転を制御する制御装置４０等を備えて構成される。
【００１４】
堆肥化装置１０としては、例えば、畜糞Ｆを連続的に好気性発酵させる連続式発酵機が用いられる。堆肥化装置１０は、約１０〜３０ｍ３程度の容量の発酵槽１１、畜糞Ｆの投入口１２、畜糞Ｆを攪拌する攪拌機１３、加熱用の電気ヒータ１４、発酵槽１１内に外気を取り込むための送風管（大気導入部）１５及び給気ブロア１６等を含んで構成される。堆肥化装置１０は、発酵熱及び電気ヒータ１４の熱を利用して発酵槽１１内の温度を調整しつつ、給気ブロア１６によって発酵槽１１内に強制的に空気を導入し、畜糞Ｆの発酵を促進させる。
畜糞Ｆを発酵させると、臭気成分（アンモニア、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等）を含む気体（以下、臭気ガスＧ）が、発酵槽１１の容量の約１０〜３０％程度の量だけ発生する。したがって、発酵槽１１を大容量化すると、臭気ガスＧの発生量も増大する。
なお、発酵槽１１の上部空間には、発酵槽１１内で発生する臭気ガスＧの温度を検出する温度センサ４２が設けられる。
【００１５】
脱臭発電装置２０は、臭気ガスＧを高温（約１０００℃）で熱分解する燃焼機関２１と、燃焼機関２１を駆動源とする発電機２２とを含んで構成される。
燃焼機関２１としては、例えば、ディーゼル機関やガスタービン等が用いられる。適用される燃焼機関の種類やその特性については、畜糞Ｆの処理量や設置スペース等の周囲環境等に応じて定められる。
例えば、総排気量２０００ｃｃのディーゼル機関を用いた場合には、堆肥化装置１０において発生する臭気ガスＧを給気口から毎分約２ｍ３程度取り込んで灯油等の燃料とともに燃焼させることにより脱臭する。なお、臭気ガスとともに空気を燃焼機関２１に導入してもよい。そして、燃焼機関２１からの排気ガス（臭気ガスＧの分解ガス）は、触媒を経由してクリーンガスとなって、大気中に放出される。
発電機２２は、燃焼機関２１の出力軸の回転を駆動源として駆動され発電（最大約２２ｋＷ）を行う。そして、発電機２２において発電された電力は、電圧調整器２３を介して堆肥化装置１０（攪拌機１３や電気ヒータ１４等）や養鶏・養豚設備（電灯設備等）に送られ、これらの設備において消費される。
このように、脱臭発電装置２０は、堆肥化装置から発生する臭気ガスの脱臭を低コストに行うことができるようになっている。
【００１６】
ガス送管３０は、発酵槽１１内の排気口と燃焼機関２１の給気口とを連通し、発酵槽１１内で発生する臭気ガスＧを排気ブロア３１により燃焼機関２１の燃焼室に圧送する。
また、ガス送管３０には、ガス送管３０と堆肥化装置１０の送風管１５と連通するバイパス管（戻入部）３２が設けられるとともに、このバイパス管３２には、開度が調整可能な制御弁３３が設けられる。
これにより、制御弁３３の開度を調整することにより、堆肥化装置１０から脱臭発電装置２０に送気される臭気ガスＧの一部或いは全てを堆肥化装置１０の発酵槽１１内に戻し入れることができる。また、燃焼機関２１の燃焼室に圧送する臭気ガスＧの流量を制御することができる。
【００１７】
制御装置４０は、有機廃棄物処理システムＳの運転を制御するものであって、攪拌機１３、電気ヒータ１４、給気ブロア１６等を制御して、畜糞Ｆの発酵サイクルを促進させる。また、燃焼機関２１、排気ブロア３１を制御して、臭気ガスＧの脱臭（燃焼）と発電を行う。
また、制御装置４０は、発酵槽１１に設けた温度センサ４２からの情報を演算処理し、その演算結果等に基づいて制御弁３３の開度を制御する。なお、制御弁３３の制御方法については、後述する。
【００１８】
以上のような構成を備える有機物処理システムＳでは、発酵槽１１に投入された畜糞Ｆは、発酵槽１１において所定のサイクルで発酵されて堆肥となり、堆肥は発酵槽１１から随時取り出される。例えば、発酵槽１１に畜糞Ｆを投入してから約２日後には、当初６０〜７０％あった水分が好気性発酵により乾燥して３０％まで減り、有機肥料が出来上がる。
【００１９】
図２は、堆肥化装置１０の発酵サイクルを示す図である。
発酵処理の際に、発酵槽１１では、畜糞Ｆからアンモニア、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等からなる臭気ガスＧが発生する。図２に示すように、畜糞Ｆを発酵槽１１に投入してから１２〜２４時間後に、発酵槽１１内は発酵熱によって７０℃程の温度となり、臭気ガスＧの発生がピークとなる。そして、発酵槽１１で発生した臭気ガスＧは、脱臭発電装置２０に導入される。
【００２０】
脱臭発電装置２０において、臭気ガスＧは、空気源として燃焼機関２１内に導入され、燃料とともに燃焼される。臭気ガスＧは、この燃焼により臭気成分が熱分解され、脱臭される。
なお、燃焼機関２１内の燃焼温度が高い程、脱臭効果も向上し、これに従って、発電機２２からの発電出力も増大する。具体的には、発電出力が７ｋＷの場合には約９０〜９９％、９ｋＷ以上の場合には１００％の臭気成分が熱分解される。
【００２１】
このように、脱臭発電装置２０では、燃焼機関２１において脱臭を行うと共に、燃焼機関２１を駆動源として発電機２２を駆動して発電を行う。すなわち、使用される燃料は、脱臭目的だけでなく、発電にも利用される。この発電により、有機廃棄物処理システムＳでは、運転コストが軽減され、低コストで畜糞Ｆを処理することができる。
また、臭気ガスの脱臭処理に際して、水（薬液）処理や、広い敷地面積を必要としないため、一般農家にも容易に実施できる。
【００２２】
ところで、大量の畜糞Ｆを処理する必要がある場合には、発酵槽１１を大容量化する必要がある。これに従い、臭気ガスＧの発生量も増大するため、燃焼機関２１を大型化する必要がある。
しかしながら、燃焼機関２１を大型化させると、燃焼機関２１の装置コスト及び灯油等の消費量も多くなる。更に、発電機２２により発電される電力も高くなり、電力消費量を上回って余ってしまう場合が少なくない。
したがって、燃焼機関２１を大型化すると、低運転コストで畜糞Ｆを処理することができる有機廃棄物処理システムＳのメリットが損なわれてしまうおそれがある。
【００２３】
そこで、燃焼機関２１のガスの処理能量に応じて、燃焼機関２１に送気する臭気ガスＧの流量を制御することにより、発酵槽１１を大容量化した際の燃焼機関２１の大型化を抑制する。
具体的には、燃焼機関２１は、上述したガス処理能力（毎分約２ｍ３）を維持する。そして、発酵槽１１において発生した臭気ガスＧの量が燃焼機関２１のガス処理能量以上となった場合には、制御装置４０からの指令により制御弁３３を開放し、燃焼機関２１において処理しきれない臭気ガスＧをバイパス管３２及び送風管１５を介して発酵槽１１に送り戻す。
これにより、送り戻された臭気ガスＧは、外気とともに、発酵槽１１の畜糞Ｆ内に拡散される。すなわち、処理しきれないで残った臭気ガスＧを、発酵槽１１、ガス送管３０、バイパス管３２、送風管１５からなる経路内で循環させる。
【００２４】
なお、制御弁３３の開度は、燃焼機関２１に圧送される臭気ガスＧが一定量となるように、臭気ガスＧの発生量に連動させる。すなわち、図２に示すように、臭気ガスＧの発生量が多い場合には、制御弁３３を開いてバイパス管３２に送る臭気ガスＧの流量を多くする。一方、臭気ガスＧの発生量が少ない場合には、制御弁３３を絞ってバイパス管３２に送る臭気ガスＧの流量を少なくする。
【００２５】
また、臭気ガスＧの発生量は、発酵槽１１に設置した温度センサの検出値から推定される。すなわち、臭気ガスＧの発生量は、臭気ガスＧの温度に比例することが知られている。そこで、臭気ガスＧの温度を測定することにより、容易に臭気ガスＧの発生量を推定（演算）することができる。そして、制御装置４０は、求めた臭気ガスＧの発生量と、燃焼機関２１のガス処理能力とを比較して、制御弁３３開度を決定し、制御弁３３に駆動信号を送る。
これにより、上述したように、臭気ガスＧの発生量が増大した場合であっても、燃焼機関２１に圧送される臭気ガスＧの量が略一定となる。
【００２６】
以上、説明したように、本発明によれば、脱臭発電装置２０のガス処理能力以上に堆肥化装置１０から臭気ガスＧが発生した場合であっても、臭気ガスＧの一部或いは全てを堆肥化装置１０に戻し入れることができるので、脱臭発電装置２０にガス処理能力に応じた臭気ガスＧを導入することができる。したがって、堆肥化装置１０を大型化した場合であっても、燃焼機関２１を大型化させる必要はなくなる。これにより、低運転コストで畜糞Ｆを処理することができる有機廃棄物処理システムＳのメリットを維持することができる。
【００２７】
なお、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２８】
例えば、脱臭発電装置２０において、脱臭成分のうちのいずれかの成分が燃焼機関２１内で充分に熱分解されない場合等には、燃焼機関２１から排出される排出ガスに対して脱臭処理をさらに施してもよい。
【００２９】
また、本発明は、畜糞Ｆに限らず、生ゴミ等の有機廃棄物の処理であれば良好に適用することができる。
【００３０】
また、発酵槽１１として、嫌気性処理用発酵槽を用いてもよい。更に、電気ヒータ１４に替えて、燃焼機関２１の排熱を加熱源として用いてもよい。排熱を利用することにより、電気ヒータの削減、または電力削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】有機廃棄物処理システムＳを示す模式図
【図２】堆肥化装置１０の発酵サイクルを示す図
【符号の説明】
【００３２】
Ｓ    有機廃棄物処理システム
１０  堆肥化装置
１１  発酵槽
１５  送風管（大気導入部）
１６  給気ブロア
２０  脱臭発電装置
２１  燃焼機関
２２  発電機
３０  ガス送管
３１  排気ブロア
３２  バイパス管（戻入部）
３３  制御弁
４０  制御装置
４２  温度センサ
Ｆ    畜糞（有機廃棄物）
Ｇ    臭気ガス
【図１】
2005230603.tif 000003
【図２】
2005230603.tif 000004